ПОПУЛЯРНЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ

Кадры

Фотогалерея

Новости

Итоги эксперимента по печати живыми клетками в космосе / 16.07.2020

Источник: advances.sciencemag.org

Ученые из России, Латвии и США подвели итоги эксперимента по печати клеточных конструктов с помощью магнитного биопринтера, который прошел на МКС в 2018 г.

 

Анализ образцов, проведенный на Земле, показал, что печать позволяет создать конструкты с соединенными клетками и высокой выживаемостью.

 

3D-печать используют в исследованиях по созданию искусственных аналогов органов из раствора с настоящими клетками соответствующего типа. Пока готовые к пересадке органы на них не печатают, однако примитивные прототипы создавать уже можно. С их помощью можно создавать тканевые конструкты для изучения влияния внешних условий на клетки. Классическая 3D-печать основана на послойном нанесении вещества, а следовательно, использует силу тяжести для удержания слоев, пока они не застыли. Послойную печать можно реализовать в космосе, увеличив вязкость и адгезию материала печати, что в случае с биологическими гидрогелями-прекурсорами это часто невозможно, либо с помощью центрифуги или другого аппарата для имитации силы тяжести, но это излишне усложняет и без того непростую конструкцию.

 

 

Российские ученые и инженеры из компании 3D Bioprinting Solutions в 2018 г. создали биопринтер «Орган.Авт» для космических условий, который использует не послойную печать, а магнитное выталкивание клеток в центр области печати.

 

Принтер работает не с отдельными клетками, а с их наборами, которые готовятся на Земле. Для этого клетки (в этом исследовании использовались хондроциты — клетки хрящевой ткани) вместе с поддерживающим раствором-культурой помещают в сферические сосуды и дают им соединиться, сформировав внеклеточный матрикс. В результате ученые получали сферы со средним диаметром 300 мкм. Сферы с хондроцитами помещают в большие комбинированные кюветы вместе с гидрогелем, который ниже 21 °C превращается в золь, а выше — в гель. В другой сосуд кюветы помещается формальдегид для фиксации полученных образцов перед отправкой на Землю. Кроме того, в ней есть гадобутрол — парамагнитный агент, который обычно применяют как контрастное вещество в МРТ. Все кюветы загружаются в принтер и магниты сложной формы (вместе они образуют полый цилиндр с круглыми вырезами по бокам) выталкивают парамагнитные частицы в центр рабочей зоны кюветы, а вместе с ними направляют в центр и сферы из хондроцитов. После того, как сферы собрались в единую структуру, кюветы два дня выдерживают при температуре 37  °C и фиксируют с помощью формалина.

 

 

Изначально «Орган.Авт» отправили к МКС на космическом корабле «Союз МС-10», однако во время полета произошла авария, поэтому принтер доставили на станцию во время следующей миссии 3 декабря 2018 г., а уже 5 числа космонавты начали эксперименты на нем. 20 декабря кюветы с напечатанными конструктами «спустил» на Землю корабль «Союз МС-09», и материалы эксперимента передали ученым для анализа.

 

Гистологическое исследование показало, что отдельные сферические частицы соединились в единый конструкт. Кроме того, почти полное отсутствие веществ-маркеров показало, что в конструктах перед фиксацией формалином почти не происходил апоптоз (при нем выделяется фермент каспаза-3, которого ученые почти не обнаружили) и пролиферация (этот процесс можно обнаружить по белку KI-67, но его также было крайне мало в конструктах).

 

 

Авторы сделали вывод, что в целом метод показал свою пригодность. При этом они отмечают, что применяемый для сбора сферических частиц гадобутрол токсичен, и его концентрацию необходимо будет уменьшать в будущих исследованиях. Также они планируют технически модифицировать процесс, добавив ультразвуковые излучатели, которые будут дополнять магниты в качестве создателей движущей силы для сфер. Излучатели они планируют добавлять в кюветы без необходимости в модификации принтера, который остался на МКС и готов к новым исследованиям. Недавно из Бельгии, Китая и США экспериментально продемонстрировали возможность печати биологических структур сквозь уже существующие ткани. Для этого в ткань вводят прекурсоры, а затем полимеризуют их под действием излучения.

 

Как выглядит работа 3D-биопринтера

 


Другие новости по теме:
07.10.20 - Коров спасли от стресса с помощью генной модификации
02.10.20 - Российские ученые научились делать костную ткань из моллюсков
25.09.20 - Ученые усовершенствовали технологию редактирования генома
24.09.20 - На 3D-принтере напечатали живую ткань
19.06.20 - Нанотехнологии помогают растениям пережить абиотический стресс
TOP100 самых популярных
новостей
за месяц
Место Наименование Показов
1

Нанотехнологи из США и Японии разделили премию Испании

2 японских и 3 американских ученых стали лауреатами престижной премии принца Астурийского за научные и технические разработки в области нанотехнологий. Испания присудила награды японским ученым Сум

1224
2

В сети появился новый бесплатный виртуальный компьютер

Первый в мире бесплатный для любого пользователя он-лайн компьютер начал работать в интернете в четверг с 11.00 по московскому времени. О запуске уникальной операционной системы icloud, работающей по

198
3

Одноколесный велосипед с электромотором (видео)

Enicycle - это моторизованный одноколесный велосипед, сконструированный изобретателем из Словении Александером Полутником (Aleksander Polutnik). Научиться ездить на этом необычном средстве передвижени

193
4

Альтернативная энергетика – тема лучшего инновационного проекта молодых учёных РФ.

ДНК-диагностика инфекционных и наследственных заболеваний, альтернативная энергетика, новые технологии материаловедения – в числе основных проектов-победителей Всероссийского конкурса по поддерж

190
5

Ученые обнаружили неизвестный ранее вирус

Способ глубокого секвенирования помог международной команде исследователей открыть новую разновидность рабдовирусов, которые вызывают заболевание бешенством у животных и людей. При этом, обнаруженный

186

Анонсы событий